化學科學:分子在水中聚集,暗示著生命的起源?

化學科學：分子在水中聚集，暗示著生命的起源？

將兩片RNA（DNA的早期表親）結合在一起的鹼基對是活細胞中最重要的分子相互作用。許多科學家認為，這些鹼基對從一開始就是生命的一部分，而RNA是生命中最早的聚合物之一。但有一個問題。RNA鹼基不會在水中形成鹼基對，除非它們與聚合物骨架相連，這種特性幾十年來一直困擾著生命科學家。如果鹼基在它們是聚合物的一部分之前不配對，那麼如何從「益生元湯」中的許多分子中選擇鹼基以便可以形成RNA聚合物？

喬治亞理工學院的Nicholas Hud教授多年來一直在努力尋找能夠在水中組裝並能夠形成RNA或其祖先的簡單分子。圖片來源：喬治亞理工學院。

喬治亞理工學院的研究人員正在探索RNA起源的另一種理論：他們認為RNA鹼基可能是從一對不同於我們今天所擁有的基因的分子進化而來的。這一理論看起來越來越有吸引力，因為喬治亞理工集團能夠在水中實現高效，高度有序的自組裝，其中小分子類似於RNA的基礎。這些「原癌基因」自發地組裝成基因長度的線性堆棧，這表明生命的基因可能是從這些或類似的分子開始的。該研究在線發表在美國化學學會期刊上。

這一發現是由喬治亞理工學院教授尼古拉斯·胡德（Nicholas Hud）領導的科學家團隊完成的，他們多年來一直試圖找到能在水中組裝並能夠形成RNA或其祖先的簡單分子。Hud的小組知道，當他們在原始RNA鹼基上添加一個小的化學尾巴並看到它自發形成與另一個原始RNA鹼基的線性組裝時，他們正在做某事。在某些情況下，結果在一個長結構中產生了18,000個有序排列的堆積分子。

「考慮到RNA的來源，讓我想起了祖父斧頭的悖論，」化學與生物化學學院教授Hud說。「如果你的父親改變了手柄，你改變了頭部，它是同一個斧頭嗎？我們看到RNA的方式是一樣的。它的化學結構可能會隨著時間的推移而發生變化，但是它一直在使用，所以我們可以認為它是一樣的分子。」

Hud承認科學家可能永遠不會百分之百地確定40億年前複雜的化學混合物開始協同工作以開始生活。他的下一個目標是確定原始RNA鹼基是否可以通過骨架連接形成可以作為遺傳物質起作用的聚合物。

喬治亞理工學院與西班牙巴塞隆納生物醫學研究所合作開展該項目。proto - RNA的雙組分自組裝系統由三聚氰酸（CA）和三氨基嘧啶（TAP）衍生物TAPAS組成。

除了解決生命起源問題之外，Hud還建議將來可以使用自組裝過程來創建新材料，例如納米線。